La fabrication additive LPBF est un procédé en plein essor permettant d’obtenir des pièces massives ou des structures minces, répondant notamment aux besoins de l’industrie nucléaire. La fabrication de pièces en acier 316L peut conduire à un comportement mécanique anisotrope, dépendant de la position dans la pièce, en raison de la complexité des microstructures générées, tant en morphologie des grains que dans la distribution de leurs orientations cristallines. Dans les parties massives, ces effets peuvent être atténués par l’adaptation des stratégies de lasage et des traitements thermiques. Cependant, dans les structures fines, les contraintes géométriques rendent le contrôle microstructural plus difficile, conduisant à des configurations plus complexes.
La prédiction du comportement mécanique, particulièrement pour les structures fines, est un défi en raison du faible facteur d’échelle entre la structure et la microstructure, ce qui complique le dimensionnement des pièces. La simulation numérique directe, en champs complets (CPFEM), est une approche adaptée pour modéliser cette complexité en utilisant une représentation géométrique précise des microstructures et des pièces. Il est néanmoins essentiel de développer une méthode de génération de microstructures représentatives des diverses conditions de fabrication additive.
Objectifs de la thèse :
Cette thèse vise à développer de nouvelles méthodes, outils et procédures pour la modélisation géométrique des microstructures issues de la fabrication additive, et à étudier leur comportement mécanique sous sollicitation. Les étapes incluront :
1. Analyser les microstructures via des techniques de caractérisation bidimensionnelles, telles que l’EBSD, déjà en place chez Framatome.
2. Mettre au point une méthodologie de reconstruction 3D de microstructures réalistes à partir de données 2D, en recherchant des métriques appropriées.
3. Simuler le comportement mécanique d’une série de cas tests pour démontrer l’applicabilité des méthodes aux matériaux industriels.
4. Analyser la variabilité du comportement mécanique en relation avec la microstructure, notamment dans le cas des structures minces, en tenant compte du faible facteur d’échelle structure-microstructure. Une extension à des pièces de formes complexes pourra également être envisagée.
Le département Matériaux (DTIMM) de Framatome apporte une expertise en sélection, mise en œuvre, suivi et optimisation des matériaux métalliques. La thèse CIFRE se déroulera à l’École des Mines de Saint-Étienne, avec des déplacements réguliers chez Framatome Lyon et ponctuels à Framatome Paris, qui sont les deux antennes du département DTIMM.
Le profil recherché est celui d’un(e) ingénieur(e) en sciences des matériaux, avec des connaissances en métallurgie et mécanique. Les qualités attendues incluent :
* Goût pour la métallurgie physique
* Intérêt pour la modélisation
* Curiosité et attrait pour la démarche scientifique
* Bonne communication écrite et orale
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